JP2936885B2 - Alignment method and projection exposure apparatus using the same - Google Patents
Alignment method and projection exposure apparatus using the sameInfo
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造分野で
用いられるアライメント方法及びそれを用いた投影露光
装置に関し、特にウエハ等の被露光基板をウエハカセッ
トから取り出して所定の位置にプリアライメントを行
い、次いで基板ステージに載置してアライメントを行っ
た後、レチクル等の原板に形成したパターンを投影レン
ズを介して該被露光基板に投影露光して半導体素子を製
造する装置に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment method used in the field of manufacturing semiconductor devices and a projection exposure apparatus using the same, and more particularly, to a method in which a substrate to be exposed such as a wafer is taken out of a wafer cassette and pre-aligned at a predetermined position. Then, after performing alignment by placing the substrate on a substrate stage, the pattern formed on the original plate such as a reticle is suitable for an apparatus that manufactures a semiconductor element by projecting and exposing the pattern on a substrate to be exposed through a projection lens. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より半導体素子の製造装置として投
影露光装置（ステッパー）が多く用いられている。この
投影露光装置では被露光基板であるウエハを投影レンズ
の光軸下でＸＹステージによりステップ移動させながら
原板であるレチクルに形成したパターンを投影レンズで
１枚のウエハ上の複数箇所の順次、縮小投影し、露光し
ている。このときの投影露光装置では投影解像力と共に
レチクルとウエハとの重ね合わせ（アライメント）精度
が重要な要素となっている。2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus (stepper) has been widely used as a semiconductor device manufacturing apparatus. In this projection exposure apparatus, a pattern formed on a reticle serving as an original plate is sequentially reduced at a plurality of locations on a single wafer by a projection lens while the wafer serving as a substrate to be exposed is step-moved by an XY stage under the optical axis of a projection lens. Projected and exposed. In the projection exposure apparatus at this time, the overlay (alignment) accuracy of the reticle and the wafer is an important factor together with the projection resolution.
【０００３】レチクルとウエハとの位置合わせを高精度
に行う為にプリアライメントを利用した投影露光装置が
例えば特開平２−３０９６２４号公報で提案されてい
る。同公報の投影露光装置ではウエハ搬送部にプリアラ
イメントと呼ばれているウエハの予備計測部分があり、
発塵の問題上ウエハに対して非接触センサーを用い、ウ
エハの外形測定を行うことによりプリアライメントを行
っている。A projection exposure apparatus utilizing pre-alignment to accurately align a reticle and a wafer has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-309624. In the projection exposure apparatus of this publication, a wafer pre-alignment part called pre-alignment is provided in the wafer transfer unit,
Due to the problem of dust generation, pre-alignment is performed by measuring the outer shape of the wafer using a non-contact sensor on the wafer.
【０００４】上記非接触センサーには一般的には光学セ
ンサーが用いられている。該光学センサーは照明部と受
光部に別れており、照明部のＬＥＤ等から発光された光
が所定の光路を通り受光部の受光素子に入光する。そし
て上記光路中の一部をウエハが遮った場合の受光素子に
入光する光量の減少を検出することによりウエハの位置
を測定している。このようなプリアライメントの具体的
な構成が、例えば特公平５５−３９９０１号公報や特開
昭６４−５７６３９号公報や特開平３−５４８４３号公
報等で提案されている。An optical sensor is generally used as the non-contact sensor. The optical sensor is divided into a lighting unit and a light receiving unit, and light emitted from an LED or the like of the lighting unit enters a light receiving element of the light receiving unit through a predetermined optical path. The position of the wafer is measured by detecting a decrease in the amount of light entering the light receiving element when the wafer blocks a part of the optical path. The specific configuration of such pre-alignment is proposed in, for example, Japanese Patent Publication No. 55-39901, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-57639, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-54843.
【０００５】従来より、このようなプリアライメントを
利用した投影露光装置において、上記受光素子や上記受
光素子からの信号増幅部や信号処理部等が経時変化を起
こした場合にはサービスマンもしくはメンテナンスマン
がプリアライメント部の計測部の位置調整を行ったり、
又は信号増幅部のゲイン調整等を行っていた。Conventionally, in a projection exposure apparatus utilizing such pre-alignment, if a light-receiving element, a signal amplifying unit or a signal processing unit from the light-receiving element changes with time, a serviceman or a maintenance man is required. Adjusts the position of the measurement unit of the pre-alignment unit,
Alternatively, the gain of the signal amplification unit is adjusted.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】一般に半導体素子の製
造装置は２４時間稼動で、しかも一年を通じてもほとん
ど装置を止めるものでない。この為プリアライメントや
アライメント用の受光素子、信号増幅部や信号処理部等
の経時変化を完全に防ぐことは技術的に非常に困難であ
り、従来より人間による調整を余儀なくされていた。更
には半導体素子の生産ラインは非常にゴミを嫌い人間が
装置を調整するということは発塵を余儀なくされ生産ラ
インの歩留低下にもつながるという問題点があった。Generally, a semiconductor device manufacturing apparatus operates for 24 hours, and hardly stops the apparatus throughout the year. For this reason, it is technically very difficult to completely prevent the temporal change of the light receiving element for pre-alignment and alignment, the signal amplifying unit, the signal processing unit, and the like, and it has conventionally been necessary to adjust by humans. Further, there is a problem in that a semiconductor device production line is very reluctant to dust, and if a person adjusts the apparatus, it is necessary to generate dust, leading to a reduction in the production line yield.
【０００７】本発明は半導体素子の製造装置内に基準ウ
エハを装備し、上記基準ウエハを利用することにより装
置を構成する各要素の経時変化を測定し装置自身でフィ
ードバックを行うことにより各要素の経時変化に対して
オフセット設定、即ち自動補正を行ない、レチクルとウ
エハの位置合わせ（アライメント）を高精度に行い、レ
チクル面上のパターンを投影レンズを介してウエハに高
精度に投影露光することができるアライメント方法及び
それを用いた投影露光装置の提供を目的とする。According to the present invention, a reference wafer is provided in an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and the aging of each element constituting the apparatus is measured by using the above-described reference wafer, and feedback of the element is performed by the apparatus itself. It is possible to perform offset setting, that is, automatic correction with respect to aging, to perform high-precision alignment (alignment) between a reticle and a wafer, and to accurately project and expose a pattern on a reticle surface to a wafer via a projection lens. It is an object of the present invention to provide an alignment method that can be performed and a projection exposure apparatus using the same.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明のアライメント方
法は、被露光基板をプリアライメントステーションで所
定位置にプリアライメントし、次いで該被露光基板を基
板ステージに載置して第２のアライメント手段でアライ
メントをした後、原板に形成されているパターンを投影
レンズにより該被露光基板に投影露光する際、基準基板
を該プリアライメントステーションでプリアライメント
をし、次いで該基板ステージに載置して該第２のアライ
メント手段でアライメントを行い、該アライメントの結
果を該プリアライメントステーションにフィードバック
をして該プリアライメントの際のオフセットを自動的に
設定するようにしていることを特徴としている。According to the alignment method of the present invention, a substrate to be exposed is pre-aligned at a predetermined position by a pre-alignment station, and then the substrate to be exposed is mounted on a substrate stage and is then subjected to a second alignment means. After the alignment, when the pattern formed on the original plate is projected and exposed on the substrate to be exposed by the projection lens, the reference substrate is pre-aligned by the pre-alignment station, and then placed on the substrate stage and The alignment is performed by the second alignment means, and the result of the alignment is fed back to the pre-alignment station to automatically set an offset at the time of the pre-alignment.
【０００９】本発明の投影露光装置は、原板に形成され
ているパターンを投影レンズにより基板ステージに載置
した被露光基板に投影露光する投影露光装置において、
該被露光基板を所定位置にプリアライメントするプリア
ライメントステーションと該被露光基板を該基板ステー
ジに載置してアライメントする第２のアライメント手段
と基準基板を該プリアライメントステーションでプリア
ライメントをし、次いで該基板ステージに載置して該第
２のアライメント手段でアライメントを行い、このとき
のアライメント結果を該プリアライメントステーション
にフィードバックして該プリアライメントを行うときの
オフセットを自動的に設定する補正手段とを設けたこと
を特徴としている。A projection exposure apparatus according to the present invention is a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on an original plate to a substrate to be exposed mounted on a substrate stage by a projection lens.
A pre-alignment station for pre-aligning the exposed substrate at a predetermined position, a second alignment means for mounting and aligning the exposed substrate on the substrate stage, and a reference substrate for pre-alignment with the pre-alignment station, Correction means for placing the substrate on the substrate stage and performing alignment with the second alignment means, feeding back the alignment result at this time to the pre-alignment station, and automatically setting an offset for performing the pre-alignment; It is characterized by having provided.
【００１０】特に、前記プリアライメントステーション
は前記被露光基板又は基準基板側に投光する光源部と該
光源部からの光束を該被露光基板又は基準基板を介して
受光する光電変換手段と該光電変換手段からの信号を処
理する処理部とを有し、前記補正手段は該処理部からの
信号に基づいてプリアライメントを行うときのオフセッ
トを自動的に設定していることを特徴としている。In particular, the pre-alignment station includes a light source unit for projecting light to the substrate to be exposed or the reference substrate, a photoelectric conversion unit for receiving a light beam from the light source unit via the substrate to be exposed or the reference substrate, and the photoelectric conversion unit. A processing unit for processing a signal from the conversion unit, wherein the correction unit automatically sets an offset when performing pre-alignment based on the signal from the processing unit.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は本発明の投影露光装置の要部側面図、
図２は図１のウエハの搬送経路を示す要部概略図であ
る。FIG. 1 is a side view of an essential part of a projection exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a main part showing a transfer route of the wafer of FIG.
【００１２】図中、１は照明部であり、原板となるレチ
クル２の電子回路等のパターンを照明している。３は投
影レンズであり、レチクル２のパターンを被露光基板と
してのウエハ１４上に投影している。４はウエハ１４を
載置するトップステージ（基板ステージ）、５はトップ
ステージ４を載置するＸＹステージ、６はベース定盤で
あり、ＸＹステージ５をはじめとする装置全体を載置し
ている。７はエアマウントであり、ベース定盤６を支持
し、装置全体の姿勢を良好に保つと共に、振動を抑制し
ている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an illumination unit which illuminates a pattern of an electronic circuit or the like of a reticle 2 serving as an original plate. A projection lens 3 projects the pattern of the reticle 2 onto a wafer 14 as a substrate to be exposed. 4 is a top stage (substrate stage) on which the wafer 14 is mounted, 5 is an XY stage on which the top stage 4 is mounted, and 6 is a base platen, on which the entire apparatus including the XY stage 5 is mounted. . Reference numeral 7 denotes an air mount, which supports the base platen 6, maintains the posture of the entire apparatus in a favorable state, and suppresses vibration.
【００１３】８はロボットハンドであり、ウエハ１４を
移動させてトップステージ４に載置している。９はプリ
アライメントステージであり、トップステージ４にウエ
ハ１４を載置する前に、ウエハ１４の外形測定により、
ウエハのオリフラや中心位置等を所定位置に合わせてい
る。プリアライメントステージ９はプリアライメントス
テーションの一部を構成している。A robot hand 8 moves the wafer 14 and mounts it on the top stage 4. Reference numeral 9 denotes a pre-alignment stage which measures the outer shape of the wafer 14 before placing the wafer 14 on the top stage 4.
The orientation flat and the center position of the wafer are adjusted to predetermined positions. The pre-alignment stage 9 forms a part of a pre-alignment station.
【００１４】１０はロボットハンドであり、露光処理を
終了したウエハ１４をトップステージ４から回収する為
のものである。１１は処理前のウエハをいれておくウエ
ハカセット、１２は処理後のウエハをいれておくウエハ
カセット、１３は支持部であり、ロボットハンド８，１
０やプリアライメントステージ９等をはじめとするウエ
ハ搬送部を支持している。この支持部１３はベース定盤
６に取り付けてある。Reference numeral 10 denotes a robot hand for recovering the wafer 14 after the exposure processing from the top stage 4. Numeral 11 denotes a wafer cassette for holding a wafer before processing, 12 denotes a wafer cassette for holding a wafer after processing, and 13 denotes a support unit, and robot hands 8 and 1
0 and a wafer transfer section including the pre-alignment stage 9 and the like. The support 13 is attached to the base platen 6.
【００１５】次にウエハ搬送の流れを述べる。ウエハカ
セット１１に収納されているウエハは、不図示のロボッ
トハンドによりプリアライメントステージ９に載置され
る。プリアライメントステージ９では、ウエハのオリフ
ラ及び外周を検知して、ウエハがトップステージ４に載
置されたときに、オリフラ及び外周の位置が精度良く所
定の位置にくるようにプリアライメントを行う。このア
ライメントは後で述べるトップステージ４上でのアライ
メントとは異なり、およそ２０μｍ〜６０μｍ程度のア
ライメント精度でウエハをトップステージ４に載置する
ためのものである。特にファーストマスク（初めてパタ
ーンを焼付ける工程）においては、ウエハにアライメン
トマークがないため、このアライメントのみで露光を行
う。Next, the flow of wafer transfer will be described. The wafer stored in the wafer cassette 11 is placed on the pre-alignment stage 9 by a robot hand (not shown). The pre-alignment stage 9 detects the orientation flat and the outer periphery of the wafer, and performs pre-alignment so that when the wafer is placed on the top stage 4, the position of the orientation flat and the outer periphery comes to a predetermined position with high accuracy. This alignment is different from the alignment on the top stage 4 described later, and is for mounting the wafer on the top stage 4 with an alignment accuracy of about 20 μm to 60 μm. In particular, in a first mask (a process of printing a pattern for the first time), since there is no alignment mark on the wafer, exposure is performed only by this alignment.
【００１６】この為、本実施例では載置上の精度を良好
に保ち、これにより次工程以降のレチクルとウエハの重
ね合わせのためのアライメント時間の短縮化を図り、ス
ループットの低下を防止している。For this reason, in the present embodiment, the precision in mounting is kept good, thereby shortening the alignment time for superimposing the reticle and the wafer in the subsequent steps and preventing a decrease in throughput. I have.
【００１７】次にプリアライメントが終了したウエハ
は、予め所定の位置に来ているトップステージ４にロボ
ットハンド８によって載置される。ここでトップステー
ジ４に載置されたウエハは最終的なアライメントを行
う。このときのアライメントでは１／１００μｍ程度の
アライメント精度で行われる。その為、ＸＹステージ５
及びトップステージ４には、高精度の位置合わせが要求
されている。Next, the wafer on which the pre-alignment has been completed is mounted by the robot hand 8 on the top stage 4 which has come to a predetermined position in advance. Here, the wafer placed on the top stage 4 performs final alignment. The alignment at this time is performed with an alignment accuracy of about 1/100 μm. Therefore, XY stage 5
The top stage 4 is required to have high-accuracy alignment.
【００１８】次にウエハはＸＹステージ５により移動さ
れ、所定の露光処理を行った後、ロボットハンド１０に
よりトップステージ４より回収され、不図示のロボット
ハンドによりウエハカセット１２内に収納される。Next, the wafer is moved by the XY stage 5, and after performing a predetermined exposure process, is collected from the top stage 4 by the robot hand 10 and stored in the wafer cassette 12 by the robot hand (not shown).
【００１９】ここで上記露光処理中には次のウエハがウ
エハカセット１１より取り出されプリアライメントを行
い、いつでも供給可能な状態まで進められ待機してい
る。そしてトップステージ４上にあるウエハは露光処理
終了後、直ちに回収され、上記次のウエハが直ちにトッ
プステージ４に供給されるという動作が繰り返される。
本実施例では以上の工程により半導体素子を製造してい
る。Here, during the above-mentioned exposure processing, the next wafer is taken out of the wafer cassette 11 and pre-aligned. Then, the wafer on the top stage 4 is immediately collected after the exposure processing, and the operation of immediately supplying the next wafer to the top stage 4 is repeated.
In the present embodiment, a semiconductor element is manufactured by the above steps.
【００２０】次に装置内の一部に設けた基準基板として
の基準ウエハを用い、該基準ウエハをプリアライメント
後、トップステージ４上でアライメントを行い、トップ
ステージ４上でのアライメント結果をプリアライメント
部（プリアライメントステーション）にフィードバック
し、オフセットを自動補正する補正手段を用いることに
より、プリアライメント部のセンサーやアンプの経時的
変化を効果的に補正することができるようにした本発明
の特徴について説明する。Next, using a reference wafer as a reference substrate provided in a part of the apparatus, pre-alignment of the reference wafer is performed, alignment is performed on the top stage 4, and the alignment result on the top stage 4 is pre-aligned. The feature of the present invention is that it is possible to effectively correct changes over time of the sensors and amplifiers of the pre-alignment unit by using a correction unit that feeds back to the unit (pre-alignment station) and automatically corrects the offset. explain.
【００２１】図３は本発明のアライメント方法の実施例
１のフローチャート、図４は本発明に係る補正手段の一
要素を構成する制御システムのブロック図、図５は本発
明に係る基準基板としての基準ウエハの要部平面図であ
る。図６は本発明に係るプリアライメントの説明図であ
る。FIG. 3 is a flow chart of the first embodiment of the alignment method of the present invention, FIG. 4 is a block diagram of a control system constituting one element of the correcting means according to the present invention, and FIG. It is a principal part top view of a reference wafer. FIG. 6 is an explanatory diagram of pre-alignment according to the present invention.
【００２２】まず図６において１４はウエハ、１５は光
源でウエハ１４のエッジ部を照明している。１６は光電
変換素子であり、光源１５からの光束による光量を測定
している。光電変換素子１６はウエハ１４により遮光さ
れている量、即ちウエハ１４の位置を測定するために設
けられている。１７はアンプであり、光電変換素子１６
からの信号を増幅している。First, in FIG. 6, reference numeral 14 denotes a wafer, and 15 denotes a light source for illuminating the edge of the wafer 14. Reference numeral 16 denotes a photoelectric conversion element, which measures the amount of light by a light beam from the light source 15. The photoelectric conversion element 16 is provided to measure the amount of light shielded by the wafer 14, that is, the position of the wafer 14. Reference numeral 17 denotes an amplifier, and the photoelectric conversion element 16
The signal from is amplified.
【００２３】次に図４において２１は露光装置全体の制
御を行う中央制御部、２２は中央制御部２１と通信によ
る情報交換が可能でウエハ搬送部を制御するウエハ搬送
制御部、２３は中央制御２１と通信による情報交換が可
能でトップステージ４やＸＹステージ５を制御するステ
ージ制御部、２４は中央制御部２１と通信による情報交
換が可能でトップステージ４上のウエハを画像処理によ
りアライメントするアライメント制御部である。これら
の各要素２１，２２，２３，２４は補正手段の一要素を
構成している。Next, in FIG. 4, reference numeral 21 denotes a central control unit for controlling the entire exposure apparatus, reference numeral 22 denotes a wafer transfer control unit capable of exchanging information with the central control unit 21 by communication and controlling the wafer transfer unit, and reference numeral 23 denotes central control. A stage controller for controlling information on the top stage 4 and the XY stage 5 by exchanging information with the communication unit 21 and an alignment unit 24 capable of exchanging information with the central control unit 21 by communication and aligning a wafer on the top stage 4 by image processing. It is a control unit. These elements 21, 22, 23, and 24 constitute one element of the correction unit.
【００２４】次に図５において３１は基準ウエハ、３２
はオリフラであり、基準ウエハ３１に設けられていてウ
エハの回転方向を決めている。３３ａ，３３ｂは各々ア
ライメントマークであり、基準ウエハ３１の所定の位置
にそれぞれ設けられている。Next, in FIG. 5, reference numeral 31 denotes a reference wafer;
Is an orientation flat, which is provided on the reference wafer 31 and determines the rotation direction of the wafer. 33a and 33b are alignment marks respectively provided at predetermined positions on the reference wafer 31.
【００２５】次に本実施例においてプリアライメントの
オフセットを自動補正する方法について図３を参照して
説明する。Next, a method of automatically correcting the pre-alignment offset in this embodiment will be described with reference to FIG.
【００２６】まず本発明において構成上の各要素が経時
的変化をし、予め設定した限界値を越えて中央制御部３
１がプリアライメントの補正を行う必要があると判断し
たときにはステップ１０１の補正指令が発令され、ウエ
ハ搬送制御部３２に指令を与えることにより、ステップ
１０２の基準ウエハ３１の取り出しを行う。First, in the present invention, each element in the configuration changes with time, and exceeds a preset limit value.
When it is determined that the pre-alignment needs to be corrected, a correction command in step 101 is issued, and a command is given to the wafer transfer control unit 32 to take out the reference wafer 31 in step 102.
【００２７】ここで基準ウエハ３１は例えば特開平３−
５４８４３号公報に記載されているようにカセット台の
ウエハカセット載置面の下部に設けられたウエハ収納可
能なスロットに収納されており、ウエハ搬送部によって
取り出しを行う。Here, the reference wafer 31 is, for example, disclosed in
As described in Japanese Patent No. 54843, it is housed in a slot capable of housing a wafer provided below the wafer cassette mounting surface of the cassette table, and is taken out by a wafer transfer unit.
【００２８】次にウエハ搬送制御部２２は中央制御部２
１からの指令によりステップ１０３の基準ウエハ３１の
送り込みを行う。これは基準ウエハ３１をプリアライメ
ントステージ９へウエハを送り込むことである。送り込
まれた基準ウエハ３１はステップ１０４のウエハ搬送部
のプリアライメントを行う。Next, the wafer transfer control unit 22 is controlled by the central control unit 2.
At step 103, the reference wafer 31 is fed in at step 103. This means that the reference wafer 31 is sent to the pre-alignment stage 9. The fed reference wafer 31 performs pre-alignment of the wafer transfer unit in step 104.
【００２９】次に上記プリアライメントの終了を待って
ステップ１０５のトップステージ４への搬送、即ちウエ
ハ搬送制御部２２はプリアライメントステージ９からト
ップステージ４への搬送を行う。このときトップステー
ジ４、ＸＹステージ５は中央制御部２１よりステージ制
御部２３に対しての指示により基準ウエハ３１の受け取
りの準備が完了しているのは当然である。Next, after the completion of the pre-alignment, the wafer is transferred to the top stage 4 in step 105, that is, the wafer transfer controller 22 transfers the wafer from the pre-alignment stage 9 to the top stage 4. At this time, the top stage 4 and the XY stage 5 are, of course, ready to receive the reference wafer 31 according to an instruction from the central control unit 21 to the stage control unit 23.
【００３０】次に基準ウエハを受け取ったトップステー
ジ４は中央制御部２１からステージ制御部２３、アライ
メント制御部２４に対してステップ１０６の最終のアラ
イメントを行う支持を与える。ステップ１０６のアライ
メントによりトップステージ４の位置に対する基準ウエ
ハ３１のアライメントマーク３３ａ，３３ｂのそれぞれ
の位置を求める。そしてステップ１０６によるアライメ
ント計測の後、ステップ１０７によりアライメントマー
ク３３ａ，３３ｂの基準位置に対するズレ量を求める。
このときのズレ量の値からステップ１０８により位置決
め目標値を決定し、装置内の所定のメモリーに保存し、
次回のプリアライメント時に反映する。Next, the top stage 4 which has received the reference wafer provides support for performing the final alignment in step 106 from the central control unit 21 to the stage control unit 23 and the alignment control unit 24. The position of each of the alignment marks 33a and 33b of the reference wafer 31 with respect to the position of the top stage 4 is obtained by the alignment in step 106. After the alignment measurement in step 106, the amount of deviation of the alignment marks 33a and 33b from the reference position is obtained in step 107.
A positioning target value is determined in step 108 from the value of the displacement amount at this time, and is stored in a predetermined memory in the apparatus.
It will be reflected at the next pre-alignment.
【００３１】次にステップ１０９の基準ウエハ３１の回
収を行う。これはロボットハンド１０により回収され、
基準ウエハ３１が保管されていたスロットに戻される。Next, the reference wafer 31 is collected in step 109. This is collected by the robot hand 10,
The reference wafer 31 is returned to the slot where it was stored.
【００３２】ここでステップ１０８でのプリアライメン
トにおける位置決め目標値の決定について説明する。Here, the determination of the positioning target value in the pre-alignment in step 108 will be described.
【００３３】図６において光源１５により照射された光
束を光電変換素子１６で受光するから、光電変換素子１
６からの出力はウエハ１４がない状態で最大出力であ
り、又完全に遮光された状態が最低出力（出力０）であ
る。ここでは光源１５等へはウエハ１４との間に不図示
の光学系が組み込まれており、照明による照度ムラはな
く、又光電変換素子１６側にも光学系と均一の幅を持つ
スリット（ウエハ１４の中心と光電変換素子１６を結ぶ
方向に垂直方向の幅が一定のスリット）を持ち、ウエハ
１４による遮光量と光電変換素子１６の出力が直線的に
変化する構成とする。In FIG. 6, since the light beam irradiated by the light source 15 is received by the photoelectric conversion element 16, the photoelectric conversion element 1
The output from 6 is the maximum output when there is no wafer 14, and the minimum output (output 0) when the light is completely shielded. Here, an optical system (not shown) is incorporated between the light source 15 and the wafer 14 so that there is no illuminance unevenness due to illumination, and a slit (wafer) having a uniform width with the optical system is also provided on the photoelectric conversion element 16 side. The slit has a constant width in the vertical direction in the direction connecting the center of 14 and the photoelectric conversion element 16, and the amount of light shielding by the wafer 14 and the output of the photoelectric conversion element 16 change linearly.
【００３４】図７はこのときの遮光量と光電変換素子１
６からの出力の関係をグラフにしたものである。FIG. 7 shows the light shielding amount and the photoelectric conversion element 1 at this time.
6 is a graph showing the relationship between the outputs from FIG.
【００３５】図７において５１は装置初期設定時の関係
を示す線であり、横軸の右側ほど遮光量が増加し、光電
変換素子１６からの出力信号が減少することを示してい
る。Ｃ点は出力信号が０となるポイントである。Ａ点は
初期設定時のウエハ位置を決定するためのポイントであ
り、出力信号がａ2 になるとき、即ちウエハエッジが点
ａ1 にある場合がプリアライメントの基準位置である。
この状態にウエハの位置決めを行うことによりトップス
テージ４にウエハが搬送された場合、トップステージ４
とウエハとの位置決めが最適な位置となる。In FIG. 7, reference numeral 51 denotes a line at the time of initial setting of the apparatus, and indicates that the light shielding amount increases toward the right side of the horizontal axis and the output signal from the photoelectric conversion element 16 decreases. Point C is a point where the output signal becomes 0. Point A is a point for determining the wafer position at the time of initial setting. When the output signal becomes a 2 , that is, when the wafer edge is at point a 1 , it is the pre-alignment reference position.
When the wafer is transferred to the top stage 4 by positioning the wafer in this state, the top stage 4
And the wafer are positioned optimally.
【００３６】ここでステップ１０１の補正指令によって
出力信号がａ2 となるように合わせ、即ちステップ１０
４のプリアライメントを行ってステップ１０７で算出し
た位置をｂ1 （基準ウエハ３１のズレ量ａ1 −ｂ1 ）と
すると、ｂ1 とａ2 によるＢ点にプリアライメントした
時には基準ウエハ３１のエッジがあったと考えられ、更
には出力信号と遮光量の関係はＢ点とＣ点をつないた直
線、即ち線５２がステップ１０４のプリアライメント時
の特性であるといえる。Here, the output signal is adjusted to a 2 by the correction command in step 101, ie, in step 10
Assuming that the position calculated in step 107 after performing the pre-alignment of step 4 is b 1 (the deviation amount a 1 −b 1 of the reference wafer 31), the edge of the reference wafer 31 is pre-aligned to the point B by b 1 and a 2. It can be considered that the relationship between the output signal and the amount of light shielding is a straight line connecting the points B and C, that is, the line 52 is the characteristic at the time of the pre-alignment in the step 104.
【００３７】このことにより線５２上で遮光量ａ1 のポ
イントであるＤ点にウエハエッジを合わせるようにし、
これより出力信号がｂ2 の時が新しい基準位置（位置決
め目標位置）としている。[0037] so as to align the wafer edge to the point D is a point of the light shielding amount a 1 on line 52 Thus,
Thus, when the output signal is b 2 , the reference position (positioning target position) is a new reference position.
【００３８】図８は本発明のアライメント方法の実施例
２のフローチャートである。本実施例では実施例１と同
様にステップ１０１の補正指令によりステップ１０７の
ズレ量の算出を行う（図８のステップ１０７までは図３
の実施例１と同様であり、説明は省く）。FIG. 8 is a flowchart of Embodiment 2 of the alignment method of the present invention. In the present embodiment, the shift amount in step 107 is calculated based on the correction command in step 101 in the same manner as in the first embodiment.
The description is omitted.
【００３９】次にステップ２０８の受け渡し地点への移
動、即ちプリアライメント終了後の基準ウエハ３１をロ
ボットハンド８によりトップステージ４が載置された時
点付近までＸＹステージ５により移動される。このとき
上記の基準ウエハ３１を受け渡された位置と同様の位置
でなく、上記位置に対してステップ１０７で算出された
ズレ量を補正した位置に移動する。例えばステップ１０
７で算出されたズレ量が基準位置に対してＸＹ座標で
（ａ，ｂ）、回転方向でθズレているとしたら上記移動
では受け渡された位置に対してＸＹ座標で（−ａ，−
ｂ）、回転方向で−θだけズレた位置に移動し停止す
る。Next, the XY stage 5 moves to the transfer point in step 208, that is, the reference wafer 31 after the completion of pre-alignment is moved by the robot hand 8 to near the time when the top stage 4 is mounted. At this time, the reference wafer 31 is moved not to the same position as the position where the reference wafer 31 has been transferred, but to a position obtained by correcting the shift amount calculated in step 107 with respect to the above position. For example, Step 10
If the displacement calculated in step 7 is (a, b) on the XY coordinate with respect to the reference position, and if the displacement is θ in the rotational direction, the movement is performed using (−a, −) on the XY coordinate with respect to the transferred position.
b) Move to a position shifted by -θ in the rotation direction and stop.
【００４０】即ち、このときのトップステージ４に載置
されている基準ウエハ３１の位置が、ロボットハンド８
によりトップステージ４に載置されるときの基準位置で
ある。That is, the position of the reference wafer 31 placed on the top stage 4 at this time is
Is a reference position when placed on the top stage 4.
【００４１】次にステップ２０９のプリアライメントス
テージ９への搬送、即ちロボットハンド８によりトップ
ステージ４上の基準ウエハ３１をプリアライメントステ
ージ９に搬送し載置する。上記の載置された基準ウエハ
３１の位置がプリアライメントでの理想位置（基準位
置）である。Next, the wafer is transferred to the pre-alignment stage 9 in step 209, that is, the reference wafer 31 on the top stage 4 is transferred and placed on the pre-alignment stage 9 by the robot hand 8. The position of the placed reference wafer 31 is an ideal position (reference position) in pre-alignment.
【００４２】次にステップ２１０のプリアライメント計
測、即ち図６に示した光電変換素子１６により基準ウエ
ハ３１の位置を計測する。上記計測結果、即ち光電変換
素子１６の出力信号が正確なウエハのエッジ位置であ
る。Next, the pre-alignment measurement in step 210, that is, the position of the reference wafer 31 is measured by the photoelectric conversion element 16 shown in FIG. The measurement result, that is, the output signal of the photoelectric conversion element 16 is an accurate wafer edge position.
【００４３】次にステップ２１１の位置決め目標値設定
により装置内の所定のメモリーに次回のウエハをプリア
ライメントするときに反映する値を保存する。Next, the value to be reflected when the next wafer is pre-aligned is stored in a predetermined memory in the apparatus by setting the positioning target value in step 211.
【００４４】次にステップ２１２の基準ウエハ３１の回
収を行う。これは不図示のロボットハンドにより回収さ
れ、基準ウエハが保管されていたスロットに戻される。Next, the reference wafer 31 is collected in step 212. This is collected by a robot hand (not shown) and returned to the slot where the reference wafer was stored.
【００４５】以上、実施例２を述べたが、実施例１と同
様に、基準ウエハによる補正の流れを述べたものである
が、上記２例ともに定期点検のみならず、中央制御部２
１で装置のウエハ処理枚数あるいは一定時間毎に自動的
に補正処理を行うことも可能である。Although the second embodiment has been described above, the flow of correction using a reference wafer has been described in the same manner as in the first embodiment.
In step 1, the number of wafers processed by the apparatus can be automatically corrected at regular intervals.
【００４６】又、ここではアライメントの為のアライメ
ントマーク３３ａ，３３ｂを持った基準ウエハ３１を使
用して補正について述べたが、トップステージ４上での
アライメント機能として、画像処理によりウエハエッジ
を直接測定する方法によっても可能である。この場合、
補正に使用するウエハは基準マスク３１である必要はな
く、外形寸法が正確に分かっているウエハであれば何ん
でも良い。Although the correction is described using the reference wafer 31 having the alignment marks 33a and 33b for alignment, the wafer edge is directly measured by image processing as an alignment function on the top stage 4. It is also possible by a method. in this case,
The wafer used for the correction need not be the reference mask 31, and may be any wafer as long as its external dimensions are accurately known.
【００４７】更にはウエハの外形が不正確であっても真
円度さえ保たれていればウエハ中心のズレは測定可能で
あるし、オリフラの向きもオリフラ部の直線性さえ保た
れていれば回転方向を合わせることも可能である。Further, even if the outer shape of the wafer is inaccurate, the deviation of the center of the wafer can be measured as long as the circularity is maintained, and the orientation of the orientation flat and the linearity of the orientation flat are also maintained. It is also possible to match the directions of rotation.
【００４８】又、上記では光源側による照度ムラがな
く、更には光電変換素子及び光電変換素子の信号を増幅
するアンプ１７の直線性は高いものとして考えたが、照
度ムラが完全に取りきれている照明系は困難であるし、
光電変換素子やアンプの直線性についても完璧なものは
困難である。その場合、新しい基準位置を使用して再度
基準ウエハ３１のプリアライメントを行い確認、又は更
なる追い込みをすることにより高精度で合わせることが
可能になる。In the above description, it is assumed that there is no illuminance unevenness due to the light source side, and that the photoelectric conversion element and the amplifier 17 for amplifying the signal of the photoelectric conversion element have high linearity. Some lighting systems are difficult,
It is difficult to achieve perfect linearity of photoelectric conversion elements and amplifiers. In that case, it is possible to perform pre-alignment of the reference wafer 31 again using a new reference position and confirm it, or to make further adjustment so that alignment can be performed with high accuracy.
【００４９】又、上記では初期設定が行われた後の変化
に対する補正として述べたが、装置組立調整時の自動化
に適応することも可能である。即ち、光電変換素子の特
性バラツキ等を考えずに、標準値で補正プログラムをス
タートさせアンプのゲインや信号のオフセットを自動的
に補正することにより装置組立調整時の調整が不要とな
る。In the above description, the correction for the change after the initial setting is performed is described. However, the present invention can be applied to automation at the time of adjusting the assembly of the apparatus. That is, the correction program is started with the standard value and the amplifier gain and the signal offset are automatically corrected without considering the variation in the characteristics of the photoelectric conversion element, so that the adjustment at the time of assembling the device becomes unnecessary.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば基準
基板（基準ウエハ）をプリアライメント後、基板ステー
ジ上でアライメントを行い、基板ステージ上でのアライ
メント結果をプリアライメント部にフィードバックし、
オフセットを自動補正する補正手段を設けることによ
り、プリアライメント部のセンサーやアンプの経時的変
化に対し、自動補正が可能となり、装置のメンテナンス
の手間が減少し装置の稼動率アップと定期的に自動補正
を行うことにより、装置の信頼性向上を図ったアライメ
ント方法及びそれを用いた投影露光装置を達成すること
ができる。As described above, according to the present invention, after pre-alignment of the reference substrate (reference wafer), alignment is performed on the substrate stage, and the alignment result on the substrate stage is fed back to the pre-alignment unit.
By providing a correction means that automatically corrects the offset, it is possible to automatically correct the changes over time of the sensors and amplifiers in the pre-alignment section, reducing the maintenance work of the equipment, increasing the operation rate of the equipment and automatically By performing the correction, it is possible to achieve an alignment method that improves the reliability of the apparatus and a projection exposure apparatus using the same.
【図１】 本発明の投影露光装置の要部側面図FIG. 1 is a side view of a main part of a projection exposure apparatus according to the present invention.
【図２】 図１のウエハの搬送経路を示す要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part showing a transfer path of the wafer of FIG. 1;
【図３】 本発明のアライメント方法の実施例１のフロ
ーチャートFIG. 3 is a flowchart of an alignment method according to a first embodiment of the present invention;
【図４】 本発明に係る制御システムのブロック図FIG. 4 is a block diagram of a control system according to the present invention.
【図５】 本発明に係る基準ウエハの説明図FIG. 5 is an explanatory view of a reference wafer according to the present invention.
【図６】 本発明に係るプリアライメントの説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of pre-alignment according to the present invention.
【図７】 本発明に係る光電変換素子からの出力信号の
説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of an output signal from a photoelectric conversion element according to the present invention.
【図８】 本発明のアライメント方法の実施例２のフロ
ーチャートFIG. 8 is a flowchart of a second embodiment of the alignment method of the present invention.
１ 照明部 ２ レチクル ３ 投影レンズ ４ トップステージ（基板ステージ） ５ ＸＹステージ ９ プリアライメントステージ １４ ウエハ １５ 光源部 １６ 光電変換素子 ３１ 基準ウエハ（基準基板） ３２ オリフラ ３３ａ，３３ｂ アライメントマーク Reference Signs List 1 illumination unit 2 reticle 3 projection lens 4 top stage (substrate stage) 5 XY stage 9 pre-alignment stage 14 wafer 15 light source unit 16 photoelectric conversion element 31 reference wafer (reference substrate) 32 orientation flat 33a, 33b alignment mark
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00
Claims (3)
ョンで所定位置にプリアライメントし、次いで該被露光
基板を基板ステージに載置して第２のアライメント手段
でアライメントをした後、原板に形成されているパター
ンを投影レンズにより該被露光基板に投影露光する際、
基準基板を該プリアライメントステーションでプリアラ
イメントをし、次いで該基板ステージに載置して該第２
のアライメント手段でアライメントを行い、該アライメ
ントの結果を該プリアライメントステーションにフィー
ドバックをして該プリアライメントの際のオフセットを
自動的に設定するようにしていることを特徴とするアラ
イメント方法。1. A substrate to be exposed is pre-aligned to a predetermined position by a pre-alignment station, and then the substrate to be exposed is mounted on a substrate stage and aligned by a second alignment means, and then formed on an original plate. When projecting and exposing a pattern on the substrate to be exposed by a projection lens,
The reference substrate is pre-aligned in the pre-alignment station, and then placed on the substrate stage to
An alignment method, wherein the alignment result is fed back to the pre-alignment station to automatically set an offset at the time of the pre-alignment.
ンズにより基板ステージに載置した被露光基板に投影露
光する投影露光装置において、該被露光基板を所定位置
にプリアライメントするプリアライメントステーション
と該被露光基板を該基板ステージに載置してアライメン
トする第２のアライメント手段と基準基板を該プリアラ
イメントステーションでプリアライメントをし、次いで
該基板ステージに載置して該第２のアライメント手段で
アライメントを行い、このときのアライメント結果を該
プリアライメントステーションにフィードバックして該
プリアライメントを行うときのオフセットを自動的に設
定する補正手段とを設けたことを特徴とする投影露光装
置。2. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on an original plate to a substrate to be exposed mounted on a substrate stage by a projection lens, comprising: a pre-alignment station for pre-aligning the substrate at a predetermined position; Second alignment means for mounting the substrate to be exposed on the substrate stage and aligning the reference substrate with the pre-alignment station, and then mounting on the substrate stage and alignment with the second alignment means And a correction means for automatically setting an offset when the pre-alignment is performed by feeding back the alignment result at this time to the pre-alignment station.
記被露光基板又は基準基板側に投光する光源部と該光源
部からの光束を該被露光基板又は基準基板を介して受光
する光電変換手段と該光電変換手段からの信号を処理す
る処理部とを有し、前記補正手段は該処理部からの信号
に基づいてプリアライメントを行うときのオフセットを
自動的に設定していることを特徴とする請求項２の投影
露光装置。3. A pre-alignment station comprising: a light source unit for projecting light onto the substrate to be exposed or the reference substrate; a photoelectric conversion unit for receiving a light beam from the light source unit via the substrate to be exposed or the reference substrate; A processing unit for processing a signal from the conversion unit, wherein the correction unit automatically sets an offset when performing pre-alignment based on the signal from the processing unit. 2. A projection exposure apparatus.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1992
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